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Querschnittslähmung: Affe steuert gelähmte Arme mittels Gedanken

Lässt sich ein zerstörtes Rückenmark überbrücken? Forschern ist es gelungen, Informationen via Computer vom Gehirn zu den Muskeln zu senden.
Fragile WirbelsäuleLaden...

Bei Menschen mit Querschnittslähmung können Signale nicht mehr vom Hirn zu den Muskeln laufen: Eine entscheidende Schaltstelle, das Rückenmark, ist unterbrochen. Wenn es gelingt, diese Lücke technisch zu überbrücken, könnte das einem Patienten eine rudimentäre Form von Körperkontrolle zurückgeben.

Wie genau dies einmal möglich werden soll, erforscht ein Team um Ziv Williams vom Massachusetts General Hospital in Boston. In einem Experiment an zwei Rhesusaffen haben sie nun ihr Verfahren erprobt.

Sie trainierten dazu die Tiere darauf, einen Mauszeiger per Joystick auf eins von zwei Zielen zu bewegen. Gleichzeitig registrierten sie über Elektroden die Nervensignale in der Großhirnrinde der Tiere – hier werden die Kommandos an die Muskeln erzeugt. Nachdem sie genügend Daten gesammelt hatten, konnte ein Computer allein aus den Hirnsignalen vorhersagen, welches Ziel der Affe anpeilte und wo es lag.

Im zweiten Schritt legten sie die Affen in Narkose und implantierten ihnen Stimulationselektroden in die Wirbelsäule, mit denen sie die Armnerven reizen konnten. Dann probierten sie aus, welche Signalkombination nötig ist, um den Arm des Tiers so zu bewegen, dass er den Mauszeiger auf ein beliebiges Ziel am Monitor steuert.

Affe steuert Arm seines Artgenossen

Mit diesem Wissen hatten sie alles Nötige zusammen: Jetzt narkotisierten sie nur noch einen Affen und setzten ihn an den Joystick. Der zweite blieb wach und beobachtete den Monitor. Auf ein Kommando hin suchte sich dieser eines der Ziele aus und "dachte" die entsprechend notwendige Joystick-Bewegung. Der Computer erfasste seine Nervensignale, erriet dann, welches Ziel der Affe gewählt hatte, und aktivierte das passende Stimulationsprogramm für die Wirbelsäule des schlafenden Affen. Wenn sich dessen Arm korrekt bewegt hatte, erhielt der wache Artgenosse eine Belohnung.

Ähnliches wie jetzt Williams haben schon andere Forschergruppen erreicht. Der Vorteil bei ihrem Ansatz, so schreiben die Autoren, liege darin, dass sie sich am Ziel einer Bewegung orientieren. Das sei praktikabler, als den Arm direkt zu steuern. Denn die zur Feinmotorik nötige Rückmeldung an das Hirn fällt bei vielen Patienten weg. Wenn dagegen der Computer das "Wie" der Bewegung übernimmt, genügt es, wenn der Affe nur noch an das "Wohin" denkt.

8. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 8. KW 2014

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